生活中的力学问题在教学中的应用

摘要： 本文从生活实例物理分析方面对日常生活中的例子进行分析和讨论。旨在让学生明白物理学的基础性，也使物理教学贴近生活，走进生活；亦可增强物理教学的趣味性，激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性和主动性。

关键词： 日常生活 力学分析 实例应用 联系实际

力学是与日常生活关系最密切的物理学科内容之一，可以说在我们日常生活中，力学几乎无处不在。人们的衣食住行处处都与力学有着紧密的联系。本文从物理理论分析日常生活中的力学问题，以求激发学生的学习兴趣，达到更好的教学效果；提高学生分析问题和解决问题的能力；提高学生科学文化素质；为学生将来的创新打下一定的基础。

一、生活实例物理分析

1.走或跑的受力情况

走或跑时，人体受的外力包括空气阻力、作用于身体总质心的重力，以及地面支撑脚的力（简称为支撑反力）。支撑反力是地面对人脚的总的作用，它是竖直向上的压力与水平方向的静摩擦力的合力。静摩擦力并不是全部的起加速作用的外力。全面地说，起加速作用的外力是地面作用于支撑脚的支撑反力。

解析：为研究问题的方便，可以把支撑反力看成是体重反力与蹬地反力的合力。体重反力是指由于人体具有静态重量而产生的那一部分地面对脚的作用力，其大小总是等于体重，方向总是竖直向上，蹬地反力的大小取决于人以多大的力蹬地，方向则与人蹬地的方向相反。在脚刚落地至蹬地前的缓冲动作中，脚向前下方蹬地，蹬地反力斜向后[图1（a）]，因此支撑反力也斜向后，对人的前进起制动作用，使人体减速。而在蹬地动作中，脚向后下方蹬地，蹬地反力斜向前[图1（b）]，因此支撑反力也斜向前，对人体起加速作用。

2.神奇的劈和楔

人们把刀、斧等切割工具的刃部叫做劈，而一头厚一头薄的斜面木料叫做楔。劈能轻而易举地劈开坚硬的物体，楔可使物体间接触得更紧密。古代有这样一个传说，明朝年间，苏州的虎丘寺塔因年久失修，塔身倾斜，有倒塌的危险。当时，有人建议用大木柱将其撑住，可这样又大煞风景。不久，有一位和尚把木楔一个一个地从塔身倾斜的一侧的砖缝里敲进去，结果扶正了塔身，试分析原因。

解析：因为楔的纵截面是一个三角形，使用它们的时候，在其背上加一个力F，这个力产生的效果，就是楔（劈）的两个侧面形成两个推压物体的力N，在力N的作用下，楔把物体楔紧。

可见，小球下落的极限速率与其半径的平方成正比，半径越大，下落的极限速率就越大。从上面讨论还可看出极限速率与小球密度有关，密度大相应的极限速率也越大。

（2）沙尘飞扬的原因

由前面分析已知，对于粒径不同的沙尘，极限速率υ差异很大。对粒半径很小的尘埃，υ也很小，易被加速，空气的任何轻微流动，上升气流的速度分量都可以超过它的极限速率，导致其随风起动，甚至人在屋里走动所带动的空气扰动，也会使它飞扬起来。这就是“为什么风一刮，总是有一批细小的尘埃随风起舞，飞扬起来”的原因。而且，这样的尘埃一旦处于空中，靠其自然降落到地面需要相当长的时间。对粒半径较大的沙粒，则不容易被风加速，颗粒很难随风起动。这表明沙尘是否起动，风速的大小是一个主要因素，而且风速越大，沙粒随风起动的可能性就越大。沙尘暴是由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的，特点是天空混浊，能见度明显下降，沙尘暴天气能见度甚至小于1km。由于极限速率与颗粒大小密切相关，风小，飞起来的尘埃颗粒就小；而风大时，除了小颗粒尘埃飞起外，还有颗粒大的尘埃飞起。

二、总结

《物理教学大纲》提出：“物理要密切联系实际，使学生在理论和实际的结合中理解和运用知识。”联系实际能激发学生学习的兴趣，让学生感觉到物理就在我们身边，与生活紧密相关；能开拓思路，让学生学会从实际生活找到解决理论问题的办法；理论联系实际是培养学生能力的重要途径，把学到的知识应用到实际中，反过来加深了对知识的理解，提高分析问题和解决问题的能力；联系实际还能提高学生科学文化素质，为将来的创新学习打下一定的基础。

参考文献：

[1]周衍柏.理论力学[M].北京：高等教育出版社，1983：41，55.

[2]许贤良，王传礼，张军.流体力学[M].北京：国防工业出版社，2006：1.

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